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數字計算機和晶體管的先驅--意大利的好利獲得

IEEE電氣電子工程師 ? 來源:lq ? 2019-09-22 10:02 ? 次閱讀
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“我決定報廢我們的第一版計算機,然后從頭開始。”1957年秋天,一位年輕有為的意大利華裔電子工程師馬里奧?朱(Mario Tchou),在好利獲得(Olivetti)電子研究實驗室對他的團隊這樣說。這座實驗室位于比薩郊區一座改建的別墅里,距離比薩斜塔不遠。實驗室里滿是真空管、電線、電纜和其他電子器件,與華麗房間的高雅裝飾形成了鮮明對比。每個工作日都有約20名物理學家、技術人員和工程師在那里從事設計、開發、焊接和協商工作。在不到兩年的時間里(要求的時間為4年),他們已經完成了第一臺原型主機,稱作Macchina Zero。此前,還沒有意大利公司制造過計算機。他們為此深感自豪。

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在一個星期天,馬里奧?朱召集了他的老板和3名團隊成員,討論了一項大膽的決定,他希望這個決定能讓好利獲得領先于世界上所有其他計算機制造商。

他說,Macchina Zero使用的是真空管,而真空管很快就會被淘汰,它們尺寸過大,溫度過高,很不可靠,而且耗能太多。公司希望能制造一款先進的機器,而晶體管則是計算機技術的未來。馬里奧·朱說:“好利獲得將推出一款全晶體管化的機器。”

實驗室將在一年內完成新機器的原型。為了支持這項工作,好利獲得還成立了自己的晶體管公司,并與仙童半導體公司建立戰略聯盟。1959年,好利獲得的第一臺主機ELEA 9003面世,它是一項令人驚艷的工業設計成果——模塊化、技術先進、以人為本。以打字機、加法機和圖標廣告而著稱的好利獲得,突然成為了一家計算機公司。

大多數歷史記錄都在很大程度上忽略了好利獲得作為計算機和晶體管先驅的角色,這一事實可能與ELEA 9003面世后發生的一系列悲劇事件有關。不過,這是一段值得重溫的歷史,因為好利獲得的這份遺產仍然在以某些令人驚訝的方式存在著。

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第二次世界大戰期間,計算機昂貴、易損而隱秘,且僅限于軍事和科學用途。戰后,為了滿足對信息管理日益增長的需求,企業紛紛開始采用計算機。當時的計算機都依賴于真空管、打孔帶和打孔卡,它們速度慢而且可靠性差,但比被取代的手動和機械系統要快得多。

1908年,工程師兼企業家卡米洛?奧利維蒂(Camillo Olivetti)成立了好利獲得公司,它是意大利第一家打字機制造商。這家公司的工廠位于都靈附近的伊夫雷亞,其生產后來擴展到了機械計算器和其他辦公設備。

20世紀20年代,卡米洛的長子阿德里亞諾(Adriano)開始更多地參與家族生意。阿德里亞諾曾在都靈理工大學學習化學工程。卡米洛是一名社會主義者,最初他讓兒子在好利獲得工廠當非技術工人。之后,他把阿德里亞諾送到美國學習工業化方法。1926年,好利獲得根據科學管理原則,對公司的生產進行了重組。1938年,阿德里亞諾成為了好利獲得的總裁。

阿德里亞諾認為,工業的利潤應該進行再投資,從而推動社會進步。在他任職期間,公司給工人提供的福利在當時的意大利無可匹敵,福利包括更公平的女性薪酬、全方位的醫療服務、9個月的帶薪產假和免費兒童托管服務。此外,伊夫雷亞工廠還有一個藏書3萬冊的大型圖書館。

阿德里亞諾還建立了一個實驗性的營銷與廣告部門,圍繞他的是年輕而聰明的設計師、建筑師、藝術家、詩人、攝影師和音樂家。阿德里亞諾的各種舉措組合在一起,促使公司擁有了更廣泛的國際知名度。

二戰后,阿德里亞諾相信電子產品會是公司的未來,因此與法國布爾機器公司創辦了一家合資企業。布爾公司當時是歐洲最大的穿孔卡片設備制造商之一,剛剛涉足計算機業務。好利獲得-布爾公司成為了布爾產品在意大利的官方經銷商,該合作關系正好有助于好利獲得了解其國內計算機市場的潛力。

1952年,在阿德里亞諾最小的弟弟迪諾?奧利維蒂(Dino Olivetti)的建議下,好利獲得在美國康涅狄格州新迦南建立了一所計算機研究中心。迪諾曾在麻省理工學院學習,并擔任好利獲得美國公司的總裁。(同年,迪諾在紐約現代藝術博物館舉辦了一場專門展示好利獲得產品和設計的展覽。)實驗室密切關注美國的發展,因為它是處于電子和計算機行業發展最前沿的國家。

好利獲得公司想要為自己的計算機業務尋求一個有價值的學術合作伙伴。在20世紀50年代初與羅馬大學的聯盟失敗后,該公司在1955年開始和比薩大學合作。當時,意大利僅有兩臺計算機,一臺是安裝在米蘭理工學院的國家現金出納機CRC 102A,另一臺是安裝在羅馬應用數學研究所的Ferranti Mark I*。

比薩大學開始建造研究計算機,由好利獲得提供財務支持、電子元件、專利許可和雇員。作為交換,好利獲得的員工獲得了寶貴的經驗。雖然比薩項目只是為了給研究人員制造一臺科學機器,但好利獲得則希望針對商業市場開發一系列商用計算機。

阿德里亞諾尋覓了專家工程師和經理,想要在公司內建立一個計算機實驗室,并領導好利獲得的計算機團隊。終于,他在馬里奧?朱身上看到了這兩種角色兼具的可能性。馬里奧?朱1924年出生在意大利,是中國駐羅馬和梵蒂岡城大使館外交官朱殷(Yin Tchou,音)的兒子。在羅馬第一大學學習電氣工程后,馬里奧?朱獲得了華盛頓特區美國天主教大學的獎學金,并獲得了該校的電氣工程學學士學位。1949年,他移居紐約,獲得了布魯克林理工學院物理學碩士學位,3年后,他成為了哥倫比亞大學電氣工程副教授。

1954年8月,阿德里亞諾?奧利維蒂在紐約遇到馬里奧?朱,并立即認定他就是最佳人選。馬里奧?朱是數字控制系統專家,在美國最先進的電子和計算研究實驗室工作。他的母語還是意大利語,了解公司的文化。阿德里亞諾和他的兒子羅伯托(Roberto)說服馬里奧?朱回到意大利,并負責領導他們在比薩的電子技術研究實驗室。

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實驗室的第一個項目Macchina Zero如期推進,但1957年馬里奧?朱決定轉向晶體管,這一決策有很高的風險,且可能造成延誤。每次安裝,公司將至少需要10萬個晶體管和二極管,但意大利和其他地方一樣,晶體管供應不足。公司決定不從美國或其他地方進口元件,而是自己制造。這一舉措能夠為好利獲得提供安全而持續的元件來源以及有關該領域最新進展的專業知識和見解。

1957年,好利獲得與意大利電信公司Telettra成立了SGS公司(Società Generale Semiconduttori的首字母縮寫)。SGS在通用電氣授權的技術基礎上,很快開始生產鍺合金結型晶體管。

不過,SGS的下一代晶體管是與仙童半導體公司合作制造的硅晶體管。當時的這家加州初創公司和SGS同年成立,由一群年輕的科學家和工程師組成,其中包括羅伯特?諾伊斯和戈登?摩爾。1959年年底,SGS通過好利獲得新迦南實驗室與仙童半導體公司取得聯系,次年,仙童半導體公司和好利獲得與Telettra一樣,成為了SGS的平等合作伙伴。好利獲得由此拿到了仙童半導體公司開創性技術的使用權,其中包括平面工藝,這是仙童半導體公司1959年取得專利的技術,現在仍用于制造集成電路

馬里奧?朱推動晶體管計算機取得進展靠的是ELEA 9003,這是意大利制造的第一臺商用計算機。它于1959年面世,1960到1964年間,有大約40臺主機出售或出租給了意大利客戶,這些客戶主要從事銀行業和工業。

ELEA屬于計算機歷史學家認定的第二代計算機,也就是使用晶體管和鐵氧體磁芯存儲器的機器。在這方面,ELEA 9003和IBM 7070以及西門子 2002很相似。磁芯存儲器是穿有銅線的微小磁環陣列。每個核芯都可以被順時針或逆時針磁化,表示1比特信息——1或0。在米蘭附近的Borgolombardo工廠里,好利獲得的工人將ELEA存儲器進行手工線裝,ELEA就是在那里組裝的。

ELEA 9003中存儲器的最小單位是字符,由6位比特加1位奇偶校驗位組成。存儲器字符的總范圍為2萬到16萬個,一般安裝約4萬個字符。好利獲得的兩位工程師喬治?撒切多迪(Giorgio Sacerdoti)和馬丁?弗里德曼(Martin Friedman)此前曾為Ferranti計算機工作。他們的背景可能影響了9003的一些設計決策,尤其是計算機體系結構。不過,撒切多迪在羅馬研究的Ferranti Mark I*使用的是威廉姆斯-基爾伯恩管(Williams-Kilburntube)和真空管,而不是磁芯存儲器和晶體管。

為了監督新計算機的美學設計,阿德里亞諾帶來了意大利建筑師小埃托?索特薩斯(Ettore Sottsass Jr.)。在荷蘭設計師安德烈?范?昂科(Andries Van Onck)的協助下,索特薩斯專注于人機界面設計,利用人為因素和人體工程學,讓計算機更易操作和維修。例如,他將機架的高度標準定為150厘米,讓各處一邊的工程師和技術人員能彼此進行視覺溝通,因為當時的計算機噪聲非常大。

ELEA 9003安裝在一系列模塊化機柜中。彩色條帶標出了每個機柜的內容物,例如電源、存儲器、算術邏輯單元和外圍設備的控制單元(包括打印機和Ampex磁帶驅動器)。某些ELEA 9003裝置的電源和磁帶倉中還使用了真空管。

為了便于測試和修理電路板,索特薩斯將每個機架分為中央部分和兩翼三部分,使其可以像書一樣打開。他還在機架上方的槽道內安排了接線電纜。那個時代典型主機的電纜都位于地板下,導致維護麻煩而昂貴。

控制臺的顯示器使用了彩色立方體網格,類似馬賽克瓷磚。每個立方體都刻有一個字母或符號。顯示器的不同部分會顯示9003組件的狀態。操作員可以使用控制臺的鍵盤來輸入指令,每次一條,可直接執行。

索特薩斯設計的好利獲得ELEA 9003復雜而優雅。1959年,它獲得了著名的黃金羅盤(Compasso d’Oro)工業設計獎。

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好利獲得致力于將ELEA推向國際市場。公司沒有將計算機指令和縮寫從意大利語翻譯成英語、法語或德語,而是設計了一個大膽的解決方案。它委托烏爾姆設計學院(當時最先進的設計中心之一)開發了一種獨立于任何一種語言的符號系統。雖然所開發出來的圖標系統從未在ELEA系列中使用,但它預示了如今計算機界面中圖標的廣泛使用。

好利獲得出口計算機的重大計劃包括1959年收購美國打字機制造商安德伍德(Underwood)。好利獲得希望通過這一舉措,利用安德伍德強大的商業網絡推進自己在美國的銷售。可惜此次收購耗盡了公司的資金。更糟糕的是,好利獲得發現安德伍德的制造設備已經過時,其財務狀況也很差。

1960年2月27日,阿德里亞諾?奧利維蒂在從米蘭乘火車前往洛桑時因中風而去世,時年58歲。次年,馬里奧?朱在一次車禍中喪生,年僅37歲。馬里奧?朱去世時就已經率先開發了新一代的好利獲得計算機,該計算機包含了SGS-仙童的硅組件。伴隨這些不幸的事件,好利獲得的計算機部門失去了最具魅力和遠見的領導者。

接下來的幾年,公司充滿動蕩。羅伯托?奧利維蒂試圖讓計算機業務繼續發展,甚至呼吁意大利政府提供援助,但政府不認為電子和計算機涉及國家利益,因此拒絕救助好利獲得的電子部門。(政府也沒有支持好利獲得開發ELEA,與美國和英國政府對其國內計算機制造商的大力支持形成了鮮明對比。)與此同時,據報道,美國政府通過其前駐意大利大使克萊爾?布斯?魯斯(Clare Boothe Luce)對好利獲得施壓,迫使其出售電子部門,最終,好利獲得在1964年將其電子部門出售給了通用電氣。

好利獲得出售給通用電氣的部分不包括其小型可編程計算器,公司繼續對其進行開發。1965年,Programma 101一經上市便大受歡迎。(見插圖《可用作計算機的計算器》。)

收購好利獲得是通用電氣進入歐洲計算機市場戰略的一部分。好利獲得的法國合作伙伴布爾公司同樣面臨財務困難,也于1964年被通用電氣收購。通用電氣繼續在好利獲得的小型模塊基礎上制造計算機,并將其作為GE 100系列出售。例如,ELEA 4115變成了GE 115。最終,通用電氣的GE 100系列售出了大約4000臺機器。

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我們無法推測,如果阿德里亞諾?奧利維蒂和馬里奧?朱活得更久,將能使其計算機業務開展到何種程度。我們所知道的是,其電子部門留下了重要的設計遺產、先進的硬件和才華橫溢的工程師。

毫無疑問,好利獲得是當時最優雅的計算機。阿德里亞諾認為計算機應該是復雜的手工藝品,其美學、人體工程學和用戶體驗都必須與技術并行,需要精心雕琢。他投身于公司的方方面面,包括工廠、工人、廣告和營銷,從整體上進行研究和設計。IBM的小托馬斯?J. 沃森(Thomas J. Watson Jr.)在其1973年的著名演講《好設計就是好生意》中,稱贊阿德里亞諾?奧利維蒂激發了IBM在20世紀50年代后期的全面美學改革。

好利獲得的計算機遺產也通過其晶體管業務而繼續存在。1987年,SGS與法國國有公司——湯姆遜半導體公司合并,成立了意法半導體公司,現在它已經成為了一家跨國微芯片制造商。

好利獲得聘用的人才也在繼續發揮自己的才干。在好利獲得眾多才華橫溢的工程師和科學家中,有一位脫穎而出。1960年,該公司聘用了一位名叫弗德里克?法金(Federico Faggin)的19歲年輕人在其電子實驗室工作。法金在好利獲得工作期間,學習了計算機體系結構、邏輯學和電路設計,并幫助建造了一臺小型實驗計算機。

后來,在獲得帕多瓦大學物理學學位后,法金在意大利的SGS-仙童合資公司短暫地工作了一段時間,然后去了位于加州帕洛阿爾托的仙童研發實驗室,之后去了英特爾公司。憑借在好利獲得和SGS的經驗,他很快加入了創建第一臺商用微處理器英特爾4004的團隊。因此,雖然好利獲得建造大型機計算機的工作未能持續下來,但這一努力間接促成了今天我們身邊微型計算機產業的誕生。

━━━━

可用作計算機的計算器

1964年將計算機業務出售給通用電氣后,好利獲得成功地保留了對小型電子計算器的掌控權。其中最著名的是Programma 101。

這款可編程臺式計算器于1965年10月在紐約商業設備制造商協會展會上一經推出,便名聲大噪。它也被稱為P101或Perottina,以設計它的總工程師皮爾?喬治?貝羅特(Pier Giorgio Perotto)命名,最終售出了超過4萬臺,銷售地主要為美國,部分在歐洲。NASA購買了大量P101供1969年阿波羅11號登月的工程師使用。

該機器的賣點之一是它的便攜性。它的大小大約與電動打字機相當。在程序模式下,它可以利用已儲存的指令,像計算機一樣使用;而在手動模式下,它又是一臺高速計算器。它的存儲器由磁致伸縮延遲線組成,利用沿鎳合金線圈傳播的聲脈沖來存儲數字數據和程序指令。其他幾種小型計算機和計算器上也使用了這種存儲器,包括小型商業計算機Ferranti Sirius,以及臺式計算器Friden EC-130和EC-132。

P101有一個36字符的鍵盤、一個內置機械打印機和一個磁卡讀卡器/記錄器,用于存儲和檢索程序。好利獲得提供了一個常用程序庫。當時還沒有像現在這樣的顯示器。

P101只使用高級指令,所以使用它編程非常簡單。正如宣傳廣告視頻所宣稱的:“一位好秘書在幾天之內就能學會操作它!”廣告展示了在實驗室、游泳池邊,甚至是在賭場中應用P101的畫面。相比當時需要程序員、工程師和操作員團隊才能運行的大型機計算機,P101緊湊的尺寸、良好的功能和簡易的操作都非常出色。不過其售價不低,P101可以按月租用,也可以按3 200美元(約合今天的2.5萬美元)的價格一次性購買。相較之下,IBM系統/360大型機的月租金從2 700美元到11.5萬美元不等,購買價格從13.3萬美元到550萬美元不等。

該計算器的技術參數隨后被模仿。據稱,由于惠普HP 9100可編程計算器的架構和磁卡與P101相似,惠普向好利獲得支付了大約90萬美元的版稅。

P101的美學和人體工程學設計由才華橫溢的意大利年輕建筑師馬里奧?貝里尼完成。和索特薩斯的 ELEA 9003未來主義的外觀相比,貝里尼的P101富于曲線和感官之美,同時便于使用。它圓潤的邊緣可以舒適地支撐用戶的腕部和手部。磁卡可以很容易地插進中央插槽。在右側,紅綠色燈光增添了一抹色彩,同時還會提示操作員是否出現故障。P101現已被紐約現代藝術博物館永久收藏。

如果你擁有一臺P101并且需要修理,請不要絕望。包括P101原始設計師、前好利獲得工程師以及志愿者在內的團隊能夠幫助你恢復并修復它。他們的實驗室位于都靈附近小鎮伊夫雷亞的Museo Tecnologicamente,那里也是好利獲得的成立之地。

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